用于大功率发光二极管的驱动电源的制作方法_2

文档序号:8757177阅读:来源:国知局
类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能解释为对本实用新型的限制。
[0038]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本实用新型。此外,本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0039]在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0040]下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的用于大功率发光二极管的单级型反激式驱动电源。
[0041]图3为根据本实用新型一个实施例的用于大功率发光二极管的单级型反激式驱动电源的电路示意图。如图3所示,该用于大功率发光二极管的反激式单级型驱动电源包括:整流电路10、隔离变压器20、高压启动电路30、碳化娃MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属氧化物场效应晶体管)、控制及驱动电路40和调光控制电路50。
[0042]其中,整流电路10用于将输入的交流电转换为直流电,并通过第一输出端和第二输出端输出该直流电,隔离变压器20包括第一绕组、第二绕组和次级绕组,高压启动电路30的一端分别与整流电路10的第一输出端和第一绕组的一端相连,碳化硅MOSFET的漏极与第一绕组的另一端相连,碳化硅MOSFET的源极通过电流采样电阻接地,控制及驱动电路40分别与高压启动电路30的另一端和碳化硅MOSFET的栅极相连,控制及驱动电路40采用谷底导通临界模式变频控制策略对碳化硅MOSFET进行控制。并且调光控制电路50根据输入的调光信号改变流过发光二极管负载的电流,以对发光二极管进行调光。
[0043]如图3所示,在交流输入与整流电路10的输入端之间还连接有EMI滤波电路60,并且在驱动电源的输出端和发光二极管之间还连接有纹波电流衰减电路70,纹波电流衰减电路70用以对所述驱动电源的输出电流进行削峰填谷以减小低频纹波电流。
[0044]在本实用新型的实施例中,上述的用于大功率发光二极管的单级型反激式驱动电源所采用的是新型第三代半导体器件1200伏特的碳化硅M0SFET,以实现LED驱动电源高效率、小型化和高功率密度等要求。在本实用新型实施例中采用碳化硅M0SFET,具有以下优势:
[0045]1、低的开关损耗和导通损耗,可以实现尚效和尚工作开关频率,而尚工作开关频率可以降低隔离变压器的尺寸和大小,从而减小整个驱动电源的体积,实现驱动电源小型化;
[0046]2、碳化硅MOSFET具有较高的雪崩击穿电压和雪崩击穿能力,有助于单级型电路通过超高电压浪涌测试,满足大功率户外LED照明灯浪涌测试标准要求;
[0047]3、碳化硅MOSFET的1200伏特工作耐压使得本实用新型实施例的单级型LED驱动电源可以工作在较宽的输入电压范围内。
[0048]同时,为了解决本实用新型实施例的驱动电源输出电流纹波较大的问题,通过设置有源低成本纹波电流衰减电路70以减小输出纹波电流,从而可使得输出二倍工频(120赫兹)纹波降低到输出电流的10%以内。
[0049]并且,在隔离变压器的次级侧设置调光控制电路50,可兼容不同的调光方式。其中,输入的调光信号为O?1V的模拟调光信号、脉宽调制调光信号或者电阻型调光信号中的任意一种。
[0050]需要说明的是,在本实用新型的实施例中,大功率一般是指发光二极管的功率大于100瓦。
[0051]具体而言,本实用新型实施例的驱动电源的主电路为采用碳化硅MOSFET的单级型反激式开关电路,其中控制及驱动电路40对开关器件碳化硅MOSFET采用谷底导通临界模式变频控制,由于采用碳化硅M0SFET,可以提高开关频率在100千赫兹到300千赫兹工作,这样可以减小隔离变压器的大小,并实现高功率转换和高功率因数校正。也就是说,碳化硅MOSFET进行工作的开关频率可以为100千赫兹?300千赫兹。
[0052]根据本实用新型的一个实施例,如图4所示,纹波电流衰减电路70具体包括:串联的第一电阻Rl和第一电容Cl、第二电阻R2、第一三极管Ql。其中,串联的第一电阻Rl和第一电容Cl之间具有第一节点,第二电阻R2的一端与第一节点相连,第一三极管Ql的基极与第二电阻R2的另一端相连,第一三极管Ql的发射极与发光二极管相连,第一三极管Ql的集电极与第一电阻Rl相连。
[0053]其中,串联的第一电阻Rl和第一电容Cl构成一个低通滤波电路,Rl和Cl阻容网络即该低通滤波电路的截止频率小于二倍工频(120赫兹),从而滤出输出纹波电流。第二电阻R2的作用是限定在输出短路时候三极管Ql的基极电流。该纹波电流衰减电路可以起到对输出电流消峰填谷的作用,减小输出低频纹波电流。
[0054]根据本实用新型的一个实施例,如图5所示,调光控制电路50包括调光信号输入端和恒流镜电路,其中,恒流镜电路由第二三极管Q2、第三三极管Q3、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5构成。调光信号输入可以是0V-10V的模拟调光信号,也可以是脉宽调制调光信号或者电阻型调光信号。并且,当输入的调光信号为电阻型调光信号时,恒流镜电路根据电阻型调光信号的电阻值大小线性地改变电流环采样运放的参考电压,以通过反馈控制改变流过发光二极管的电流,并对发光二极管调光。本调光输入端口可以和LED照明散热器温度检测相连接,当散热器温度过高的时候,通过调节调光信号的输入端口阻抗来改变流过LED的电流,进而改变LED发光流明。此外,调光信号输入端与共模电抗器器LI相连,共模电抗器器LI的作用是减小驱动电源对调光输入端口共模噪音。共模电抗器器LI的输出端并联第三电容C3,第三电容C3的一端与第一二极管Dl的阴极相连,第三电容的另一端与稳压管ZDl的阳极相连,稳压管ZDl的阴极通过第六电阻R6与第一二极管Dl的阴极相连,第一二极管Dl的阳极与第二三极管Q2的发射极相连,稳压管ZDl的两端还并联有第七电阻R7,稳压管ZDl的阴极同时还与第八电阻R8的一端相连,第八电阻R8的另一端通过第九电阻R9接地,第八电阻R8的另一端输出电流环采样运放参考电流Iref0
[0055]在本实用新型的一个具体示例中,将采用本实用新型技术方案的220瓦特LED驱动电源与传统两级型方案的驱动电源进行对比,并且两种LED驱动电源具有相同的输入和输出电气规格,功率都为220瓦特。从实际试验可以得出,本实用新型实施例的LED驱动电源体积减小了 40%,同时整体元器件比传统方案少,成本低,有助于可靠
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